“科学史话”栏目在高中化学教学中的应用策略

周慧智

人教版高中化学必修新教材已在各地推广使用。教材共设置了“课堂实验”“方法导引”“科学史话”等14个主要栏目，栏目设置特色彰显，为课堂教学提供了丰富的素材，这些栏目有序分布在各章节的教学内容中，教师应该挖掘、理解和运用教材特点，更好地培养和发展学生的化学学科思维，提升学生的化学学科素养。科学史是高中化学教学内容的一部分，是化学学科文化的传承，“科学史话”栏目如何在高中化学教学中合理应用就显得非常有意义。

一、必修教材中的“科学史话”内容及价值1.新课标对“科学史”的要求

《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》首先整体上在课程基本理念中提出了要在课堂教学中“结合人类探索物质及其变化的历史与化学科学发展的趋势，引导学生进一步学习化学的基本原理和方法”。然后在相关主题中以“学习活动建议”“情境素材建议”“学业要求”三个角度具体化提出了学生在“科学史”上的要求。例如必修内容1 “化学科学与实验探究”中，学习活动建议“查阅化学发展中重大事件的有关资料”，学业要求中提出教学目标：学生“能列举化学科学发展的重要事件，说明其对推动社会发展的贡献，能说出其中的创新点”，情境素材建议“有关化学发现的故事：电离理论的建立、元素周期表的发展、……”这些学习活动建议、情境素材建议或学业要求上的内容都是旨在引导学生了解科学史，并以化学的视角看社会的进步和发展。

2.“科学史话”的价值

（1）引导学生理解化学学科知识的形成与发展

必修教材中有电离理论、氧化还原理论的建立过程、元素周期律（表）的发现与发展史、苯分子的结构和原子结构模型的建立过程等，这些科学史素材充分展现了化学知识、化学原理、化学规律的形成与发展，在课堂教学时，合理将这些“科学史话”穿插在化学学习中，不仅能让学生了解相关化学知识的发展线索，又能加深对相关化学知识的理解与运用，并且还渗透了学生“科学探究与创新意识”和“证据推理与模型认知”等化学学科核心素养的培养。

（2）引导学生发展“科学态度与社会责任”核心素养

氯气的发现、元素周期表的创建等科学史素材淋漓尽致地展现了科学家在进行科学研究时严谨求实的科学态度;不惧权威敢于质疑、崇尚真理的科学追求;克服困难勇于付出的科学精神。让学生在学习化学知识、形成化学思维的过程中，了解这些感人的科学史，学习科学家的科学精神与态度，对发展学生“科学态度与社会责任”核心素养将会起到催化剂的效果。

（3）引导学生认识化学学科的研究价值与应用

关于结晶牛胰岛素的人工合成、尿素的人工合成、工业合成氨等科学史充分展现了化学学科为人类做出的突出贡献，突出了化学学科的社会价值，揭示了“化学——人类社会进步的关键”这句话的内涵。将这些科学史融入课堂教学，能让学生明确化学学科对人类进步所做出的突出贡献，感受化学学科的自然魅力，真正认识化学学科的研究价值与应用，帮助学生建立化学学习的自信，增强其社会责任感。

（4）引导学生树立正确的价值观

关于侯德榜和侯氏制碱法的“科学史话”是最好的增强学生爱国主义和民族精神教育的历史素材。爱国正是学生的必备品格。当今的化学教育应担负起推动人类命运共同体建设的责任，在课堂教学中，合理将古今中外相关的科学史融合到化学知识的形成与发展过程中，构建国际理解的科学史坐标系，有利于引导学生渗透国际理解素养的培育。

二、高中化學教学中“科学史话”的应用策略

1.通过以“科学史话”为线索的教学，构建新化学知识形成和发展体系

在课堂教学中，某些理论性比较强的化学知识，例如氧化还原反应理论，由于抽象化色彩偏重，直接讲述概念，学生采取的学习方法则是囫囵吞枣式的死记硬背模式，难以顺利构建知识体系。根据建构主义学习理论，在已有的认知基础上，循序渐进、层层深入地进行新知识的学习，才能真正构建新的知识体系。科学史上，一种化学理论的建立总是多位科学家一层层不断深入地研究才形成一种相对成熟的理论知识。所以教师在这些抽象的理论性较强化学知识的教学中，可以以“科学史话”中相关化学知识的形成与发展过程为线索，设计相关问题，启发学生结合已有的知识进行思考，引导学生体会知识的形成、模型的建构、证据的获取，最终构建新的化学知识体系。案例1 “氧化还原反应”教学。学生在初中对氧化还原反应概念有一定了解，但大多是碎片化、模糊化的。而学生却非常熟悉两个化学反应：

O2+2Cu△2CuO

H2+CuO△Cu+H2O

如图1所示，根据 “科学史话”中氧化还原反应概念的发展为元线索，展开氧化还原反应理论的教学。

1774年，法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说后，人们把物质与氧结合的反应叫做氧化反应，把氧化物失去氧的反应叫做还原反应。

↓

1852年，英国化学家弗兰克兰提出化合价的概念，人们把化合价升高的反应叫做氧化反应，把化合价降低的反应叫做还原反应。↓

1897年，英国物理学家汤姆孙发现了电子，人们把化合价升降与原子最外层电子的得失或共用联系起来，将原子失去电子或电子对偏离的过程叫做氧化反应，把原子得到电子或电子对偏向的过程叫做还原反应。

以“氧化还原反应概念的发展”为线索，结合学生已有化学知识进行教学设计，可以让学生在体会氧化还原反应概念的发展和形成过程中，从“氧元素的得失”→“化合价升降” →“电子得失或电子对偏移”一步步地深化对氧化还原反应概念的认识与理解，构建氧化还原反应中的核心概念，同时感受科学家为追求真理所进行的不懈努力。

2.通过以“科学史话”为载体的教学，发展“科学态度与社会责任”核心素养

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的基础自然科学。它源于生产和生活实践，并随着社会的进步而不断发展。化学学科发展到今天，已经形成了很多重要的理论，发现了很多重要物质，这些都是几代科学家秉着不惧困难、敢于创新、勇于追求真理的科学精神与态度，不断进行科学实践研究才取得的优秀成果。在课堂教学中教师根据相关化学知识，以“科学史话”内容为载体，结合教材中其他栏目进行适当拓展，可以让学生在学习化学知识的同时了解科学家们在化学研究中的奋斗事迹，培养“科学态度与社会责任”核心素养。

案例2 “元素周期表”教学。元素周期表的发现经历了漫长的历史过程，是多位科学家坚持不懈努力的结晶。教材“科学史话——元素周期表的发展”，比较完整地介绍了多位科学家在前人研究的基础上质疑、探索、创新的历程。实施课堂教学时，可以将科学史话栏目与教材“研究与实践”栏目相结合，教学整体过程见表1。

学生在学习化学知识的过程中体会否定再否定从而达到不断完善的过程，使知识内容与科学史话内容紧密相连，引导学生构建新化学知识的同时感受科学家们追求真理的科学精神与态度，帮助学生发展“科学态度与社会责任”核心素养。

3.通过以“科学史话”为重点的教学，突显化学学科的价值

诺贝尔化学奖获得者西博格指出：化学是人类进步的关键。今天的化学，与其他学科形成交叉和相互渗透，成为自然科学领域中一门“中心的、实用的和创造性的”基礎学科，在资源、材料、健康、环境等领域，化学发挥着越来越重要的作用。在课堂教学中，教师将化学为人类造福所做出的伟大贡献的科学史话内容作为课堂教学的部

分重点，突出化学学科的价值与应用，将减弱一些新闻对化学的负面理解，增强学生学习化学的兴趣和自信心。

案例3 “氮及其化合物”教学。教材“科学史话”内容为“合成氨”，合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就。在“氮气与氮的固定”教学时，可以围绕科学史话设计四个问题进行重点分析，见表2。

“科学史话”中对哈伯和博施在合成氨上的介绍比较简短，课堂教学任务完成后，可以布置调查研究任务：继续查阅有关合成氨的科学史和最新研究进展。进一步引导学生认识化学学科的研究价值与应用，理解化学学科在自然学科领域中的重要地位，增强社会责任感。

4.通过以“科学史话”为题材的教学，发挥育人教学价值

化学学科核心素养包括必备品格和关键能力。爱国是学生的必备品格，国际理解则是学生的关键能力。化学课堂教学不应只是知识的学习，应该合理利用教材素材，同时培养学生的必备品格和关键能力，发挥科学史话栏目的育人教学价值，帮助学生树立正确的价值观。

侯氏制碱法是在中国人民最艰苦的八年抗战中取得成功的，它反映了中国科学界的聪明智慧，不屈不挠攀登世界科学高峰的进取精神和改变当时落后工业面貌的自强不息的奋斗精神，这是育人的最佳素材。

案例4 “钠及其化合物”中呈现了“科学史话——侯德榜和侯氏制碱法”，在围绕“碳酸钠和碳酸氢钠”教学中，可以抓住科学史话，利用“研究与实践——了解纯碱的生产历史”，进行三步曲教学，整体教学设计如图2所示。

以“科学史话”为题材的教学过程，让学生既学习新的化学知识，又极大增强了爱国主义和

民族精神教育。同时让学生感受化学学科的魅力，体会化学对创造更多物质和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献。

科学家是有国家的，但科学无边界，科学的发展应惠及全人类。教师可以利用“科学史话”作为视野的窗口，适当拓宽国际视野，引导学生树立正确的价值观。

例如“碳酸钠和碳酸氢钠”教学中，用“三步曲”实施教学后，可以继续利用“研究与实践——了解纯碱的生产历史”布置课后调查研究任务：了解路布兰制碱法、索尔维制碱法的原理，结合侯氏制碱法比较三种制碱法所具有的优势。

英国科学史家李约瑟曾提出：“中国曾长期在许多科技领域内居于世界领先水平，但是为何近代科学没有在中国诞生呢？”中国近代化学研究落后是有深层次原因的，应认识到自身的不足，以谋求更好地发展道路。随着现代化科学的发展，化学成果在世界范围的传播越来越迅速，全人类有机会共享新研究、新成果。

人教版高中化学必修新教材中“科学史话”栏目共有8个内容，本文在根据其与知识教学的相关性，以实际课堂教学中“科学史话”栏目应用的实例，展示了“科学史话”栏目的知识价值、学科价值、教学价值和素养价值。“科学史话”在高中化学教学中的具体应用，要依据化学知识的特点、科学史话本身内容、教学时间、教学对象等因素进行综合分析后再选择合适的策略融入课堂教学中。人教版新教材还提供了其他各种丰富的素材，教师应充分挖掘、理解和运用教材特点，将“科学史话”与其他素材有机结合融入课堂教学，更好地培养和发展学生的化学学科思维，提升学生的化学学科素养。

（收稿日期：2021-08-01）